具有電流浪涌能力的結(jié)勢壘肖特基二極管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有電流浪涌能力的結(jié)勢壘肖特基二極管。一種肖特基二極管，包括：具有第一表面的漂移層，所述第一表面與有源區(qū)和基本橫向相鄰于所述有源區(qū)的邊緣終止區(qū)域相關(guān)聯(lián)，其中所述漂移層主要以第一導(dǎo)電類型的摻雜材料摻雜并且所述邊緣終止區(qū)域具有從所述第一表面延伸到所述漂移層中的邊緣終止凹陷；在所述第一表面的所述有源區(qū)上方的肖特基層，用于形成肖特基結(jié)，所述肖特基層由能實現(xiàn)低勢壘高度的金屬形成；形成在所述邊緣終止凹陷的底部表面中的邊緣終止結(jié)構(gòu)。
【專利說明】具有電流浪涌能力的結(jié)勢壘肖特基二極管
[0001]本申請是申請?zhí)枮?00980126014.5、申請日為2009年5月19日、發(fā)明名稱為“具
有電流浪涌能力的結(jié)勢壘肖特基二極管”的專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件的制造，以及更具體地涉及結(jié)勢壘肖特基(JBS) 二極管和該二極管的制造。
【背景技術(shù)】
[0003]高電壓碳化硅(SiC)肖特基二極管可以具有例如約600V至約2.5kV之間的電壓阻斷額定值，期望高電壓碳化硅(SiC)肖特基二極管與具有類似額定電壓的硅PIN 二極管競爭。取決于上述二極管的有源區(qū)的設(shè)計，上述二極管可以處理差不多約100安培或更高的正向電流。高電壓肖特基二極管具有許多重要的應(yīng)用，特別是在電源調(diào)節(jié)、調(diào)配和控制領(lǐng)域。
[0004]在上述應(yīng)用中，SiC肖特基二極管的一個重要特性是它的開關(guān)速度?；诠璧腜IN器件通常表現(xiàn)出相對較差的開關(guān)速度。取決于其額定電壓，硅PIN 二極管可以具有大約20kHz的最大開關(guān)速度。相對的，基于碳化硅的肖特基器件理論上能夠具有高得多的開關(guān)速度，例如，超過硅約100倍。此外，碳化硅器件能夠處理比硅器件更高的電流密度。
[0005]現(xiàn)有的SiC肖特基二極管結(jié)構(gòu)具有N型SiC襯底，在該N型SiC襯底上形成有用作漂移區(qū)的η-外延層。該器件通常包括直接形成在所述η層上的肖特基接觸。例如保護(hù)環(huán)和/或P型JTE (結(jié)終止延伸)區(qū)的結(jié)終止區(qū)通常被形成為包圍肖特基結(jié)有源區(qū)。結(jié)終止區(qū)的目的在于減小或者防止位于肖特基結(jié)邊緣的電場擁擠，以及減少或者防止耗盡區(qū)與器件表面的相互作用。表面效應(yīng)可能導(dǎo)致耗盡區(qū)不均衡地伸展，其可能不利地影響器件的擊穿電壓。其他終止技術(shù)包括場板和浮動場環(huán)，其可能受到表面效應(yīng)更強的影響。還可以通過注入N型摻雜劑來形成溝道停止區(qū)，以避免耗盡區(qū)延伸到器件的邊緣。
[0006]與所使用的終止類型無關(guān)，如果將足夠大的反向電壓施加到結(jié)，則肖特基二極管通常將發(fā)生故障。上述故障一般是災(zāi)難性的，并且可能損傷或者毀壞器件。此外，即使在結(jié)發(fā)生故障之前，肖特基二極管也可能經(jīng)受大的反向漏電流。為了減小上述漏電流，開發(fā)了結(jié)勢壘肖特基(JBS)二極管。JBS 二極管有時被稱為混合PIN-肖特基(MPS)二極管。圖1中示出了現(xiàn)有的JBS 二極管10。如圖所示，現(xiàn)有的JBS 二極管包括N型襯底12，在該N型襯底12上形成了 η漂移層14。通常通過離子注入在η漂移層14的表面中形成多個ρ+區(qū)域
16。與η漂移層14和ρ+區(qū)域16均接觸地在η漂移層14的表面上形成金屬陽極接觸18。陽極接觸18與漂移層14的暴露部分形成肖特基結(jié)，并且可以與P+區(qū)域16形成歐姆接觸。在襯底12上形成陰極接觸20。例如，在美國專利N0.6，104，043和6，524，900中描述了基于碳化硅的JBS 二極管。
[0007]在正向操作中，陽極接觸18和漂移層14之間的結(jié)Jl在ρ+區(qū)域16和漂移層14之間的結(jié)J2之前導(dǎo)通。由此，在低的正向電壓下，所述器件表現(xiàn)出肖特基二極管特性。即，在低的正向電壓下，器件中的電流傳輸由肖特基結(jié)Jl兩端注入的多數(shù)載流子(電子)支配。由于在通常的工作電壓處在所述器件中可能沒有少數(shù)載流子注入(并且由此沒有少數(shù)載流子電荷儲存)，因此JBS 二極管具有肖特基二極管的開關(guān)速度快的特性。
[0008]然而，在反向偏壓的情況下，由ρ+區(qū)域16和漂移層14之間的PN結(jié)J2形成的耗盡區(qū)擴大為阻斷通過器件10的反向電流，保護(hù)肖特基結(jié)Jl并且限制器件10中的反向漏電流。由此，在反向偏壓時，JBS 二極管10表現(xiàn)為類似于PIN 二極管。器件10的電壓阻斷能力通常是由漂移層14的厚度和摻雜以及邊緣終止的設(shè)計所確定的。
[0009]碳化硅JBS 二極管通常遇到的一個問題是其處理電流浪涌的能力。碳化硅JBS肖特基二極管通常被設(shè)計用于功率開關(guān)應(yīng)用，例如高壓配電系統(tǒng)中的功率因數(shù)控制(PFC)。在上述應(yīng)用中，在通電期間和/或在線路周期丟失(line cycle dropouts)之后,可能會經(jīng)受浪涌電流。當(dāng)電流浪涌出現(xiàn)時，可能會在二極管中消耗相當(dāng)大的功率，這可以導(dǎo)致器件由于熱耗散而出現(xiàn)災(zāi)難性的故障。
[0010]JBS肖特基二極管可以被設(shè)計為使得ρ+區(qū)域16和漂移層14之間的結(jié)J2在大電流的情況下導(dǎo)通，導(dǎo)致結(jié)J2兩端的少數(shù)載流子(空穴)注入到漂移層14中。所述少數(shù)載流子注入調(diào)整漂移層14的導(dǎo)電性，減小了對于電流的抵抗，由此減小了器件由于電流浪涌故障的電位。然而，設(shè)計P+區(qū)域16由此使得結(jié)J2在大電流下導(dǎo)通可能不期望地增加了低電流下的器件的導(dǎo)通狀態(tài)的電阻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]根據(jù)一些實施例的電子器件，包括:具有第一導(dǎo)電類型的碳化硅漂移區(qū)，位于所述漂移區(qū)上的肖特基接觸，和位于鄰近所述肖特基接觸的漂移區(qū)表面處的多個結(jié)勢壘肖特基JBS區(qū)域。所述JBS區(qū)域具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型以及具有第一寬度和所述JBS區(qū)域中的相鄰JBS區(qū)域之間的第一間隔。所述器件進(jìn)一步包括位于鄰近所述肖特基接觸的漂移區(qū)表面處的浪涌保護(hù)區(qū)域。所述浪涌保護(hù)區(qū)域具有大于所述第一寬度的第二寬度，并且包括具有所述第二導(dǎo)電類型的多個浪涌保護(hù)子區(qū)域。每個浪涌保護(hù)子區(qū)域具有小于所述第一寬度的第三寬度以及具有所述浪涌保護(hù)子區(qū)域中的相鄰浪涌保護(hù)子區(qū)域之間的第二間隔，所述第二間隔小于所述JBS區(qū)域中的相鄰JBS區(qū)域之間的所述第一間隔。
[0012]所述第一間隔為約4 μ m到約6 μ m,以及所述第二間隔為約I μ m到約3 μ m。所述第一寬度為約I μ m到約3 μ m,以及所述第三寬度為約I μ m到約3 μ m。
[0013]所述浪涌保護(hù)子區(qū)域從所述漂移層的表面延伸到所述漂移層中約0.3μπι到約
0.5 μ m的深度。所述漂移區(qū)的摻雜水平為約5xl014cnT3到約IxlO16Cm'
[0014]所述第一間隔、所述第二間隔和所述第三寬度被配置為，使得從所述漂移層表面到所述浪涌保護(hù)子區(qū)域中的一個與所述漂移區(qū)之間的結(jié)的中心的電壓降可以足以使得所述結(jié)在高于所述肖特基二極管的額定電流的正向電流下變?yōu)檎蚱茫瑥亩峁┧鲂ぬ鼗O管中的電流浪涌處理能力。
[0015]所述肖特基接觸和所述浪涌保護(hù)子區(qū)域之間的分界面可以是歐姆接觸。
[0016]所述漂移層可以包括4H_SiC。所述漂移層可以具有約5xl015Cm_3到lX1016cm_3的摻雜水平，以及所述電流浪涌保護(hù)子區(qū)域具有大于5X1018cnT3的摻雜水平。
[0017]響應(yīng)于施加到所述肖特基接觸的正向電壓，位于所述浪涌保護(hù)區(qū)域之下的漂移區(qū)部分的電勢可以高于所述JBS區(qū)域之下的漂移區(qū)部分的電勢。
[0018]所述器件可以進(jìn)一步包括所述漂移層中鄰近所述肖特基接觸的多個電流浪涌保護(hù)區(qū)域。
[0019]所述第一導(dǎo)電類型可以包括N型以及所述第二導(dǎo)電類型可以包括P型。
[0020]所述浪涌保護(hù)子區(qū)域包括所述漂移區(qū)中的多個溝槽以及在所述漂移層中在所述多個溝槽中的相應(yīng)溝槽之下延伸的多個摻雜區(qū)域。
[0021]所述浪涌保護(hù)子區(qū)域在所述浪涌保護(hù)子區(qū)域中的各個浪涌保護(hù)子區(qū)域之間限定了所述漂移區(qū)中的垂直電流路徑，所述浪涌保護(hù)區(qū)域的深度可以由所述溝槽的深度和所述摻雜區(qū)域的深度限定。
[0022]根據(jù)一些實施例的形成肖特基二極管的方法，包括:在具有第一導(dǎo)電類型的碳化硅漂移區(qū)的表面處形成多個結(jié)勢壘肖特基JBS區(qū)域，所述多個JBS區(qū)域具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型以及具有所述JBS區(qū)域中的相鄰JBS區(qū)域之間的第一間隔。所述方法進(jìn)一步包括在鄰近所述肖特基接觸的漂移區(qū)表面處形成浪涌保護(hù)區(qū)域，所述浪涌保護(hù)區(qū)域包括具有所述第二導(dǎo)電類型的多個浪涌保護(hù)子區(qū)域，各個浪涌保護(hù)子區(qū)域具有所述浪涌保護(hù)子區(qū)域中的相鄰浪涌保護(hù)子區(qū)域之間的第二間隔，所述第二間隔可以小于所述JBS區(qū)域中的相鄰JBS區(qū)域之間的所述第一間隔。在所述漂移區(qū)上形成肖特基接觸。
[0023]所述第一間隔為約4 μ m到約6 μ m以及所述第二間隔為約I μ m到約3 μ m。
[0024]形成所述多個JBS區(qū)域和形成所述浪涌保護(hù)區(qū)域可以包括:選擇性地將所述第二導(dǎo)電性的摻雜劑離子注入到所述漂移層中，以及以大于1700°C的溫度退火所述注入離子。
[0025]所述方法可以進(jìn)一步包括在包括所述注入離子的所述漂移層上形成石墨涂層，退火所述注入離子包括退火所述石墨涂層。
[0026]所述方法可以進(jìn)一步包括在注入離子之前在所述漂移層中蝕刻多個溝槽，注入離子包括將離子注入到所述多個溝槽中。
[0027]在所述漂移區(qū)上形成所述肖特基接觸可以包括:利用一種金屬形成到所述漂移區(qū)的所述肖特基接觸和到所述浪涌保護(hù)子區(qū)域的歐姆接觸。
[0028]根據(jù)其他實施例的一種電子器件，包括:具有第一導(dǎo)電類型的碳化硅漂移區(qū)；位于所述漂移區(qū)上的肖特基接觸；位于鄰近所述肖特基接觸的漂移區(qū)表面處的多個結(jié)勢壘肖特基JBS區(qū)域。所述多個JBS區(qū)域具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型以及具有所述JBS區(qū)域中的相鄰JBS區(qū)域之間的第一間隔。所述器件進(jìn)一步包括具有所述第二導(dǎo)電類型的多個浪涌保護(hù)子區(qū)域。每個浪涌保護(hù)子區(qū)域具有所述浪涌保護(hù)子區(qū)域中的相鄰浪涌保護(hù)子區(qū)域之間的第二間隔，所述第二間隔小于所述第一間隔。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]附圖被包括用于提供對于本發(fā)明的進(jìn)一步的理解并且被并入且構(gòu)成本申請的一部分，附圖示出了本發(fā)明的某些特定的實施例(多個)。附圖中:
[0030]圖1示出了現(xiàn)有的JBS 二極管的剖視圖。
[0031]圖2示出了包括浪涌保護(hù)區(qū)域的JBS 二極管的頂視圖。
[0032]圖3示出了包括浪涌保護(hù)區(qū)域的JBS 二極管的剖視圖。
[0033]圖4示出了根據(jù)一些實施例的JBS 二極管的剖視圖。[0034]圖5示出了圖4的JBS 二極管的其他方面的詳圖。
[0035]圖6示出了根據(jù)一些實施例的在JBS 二極管的制造期間形成的中間結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0036]圖7A示出了根據(jù)其他實施例的在JBS 二極管的制造期間形成的中間結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0037]圖7B示出了根據(jù)其他實施例的JBS 二極管的剖視圖。
[0038]圖8A示出了根據(jù)一些實施例的器件的仿真器件結(jié)構(gòu)和仿真結(jié)果。
[0039]圖SB示出了對于比較器件的仿真器件結(jié)構(gòu)和仿真結(jié)果。
[0040]圖9示出了根據(jù)一些實施例的器件的仿真的電流和電壓特性。
[0041]圖10示出了根據(jù)一些實施例的器件的仿真空穴濃度特性。
[0042]圖11示出了根據(jù)一些實施例的器件的仿真電壓電位特性。
[0043]圖12示出了根據(jù)一些實施例可以使用的注入掩模圖案。
【具體實施方式】
[0044]現(xiàn)在將參照附圖在下文中更加全面地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的實施例。然而，本發(fā)明可以被實施為許多不同的形式并且不應(yīng)被解釋為限于這里闡述的實施例。相反，這些實施例被提供以使本公開內(nèi)容是詳盡的和完整的，并且將向本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。通篇相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0045]將理解，盡管術(shù)語“第一”、“第二”等在這里可以用于描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)受這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語僅用于使一個元件區(qū)別于另一元件。例如，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，第一元件可以被稱為第二元件，類似的，第二元件也可以被稱為第一元件。如這里使用的，術(shù)語“和/或”包括一個或更多個關(guān)聯(lián)的列出項的任何和所有組合。
[0046]此處使用的術(shù)語僅僅是為了描述具體實施例，而并不意圖限制本發(fā)明。如此處使用的，除非上下文清楚地另作說明，否則單數(shù)形式"一個"、"一種"和"所述"意圖是也包括復(fù)數(shù)形式。將進(jìn)一步理解，當(dāng)在本說明書中使用時，術(shù)語"包括"和/或"包含"表明所說明的特征、整體、步驟、操作、部件和/或組件的存在，但不是排除一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、部件、組件及其組合的存在或者加入。
[0047]除非另外限定，否則此處使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)的含義與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義相同。將進(jìn)一步理解，此處使用的術(shù)語應(yīng)被解釋為具有與其在本說明書的上下文和相關(guān)領(lǐng)域中的含義一致的含義，并且除非此處明確表達(dá)，否則不應(yīng)在理想化或過度形式化的意義上進(jìn)行解釋。
[0048]將理解，當(dāng)諸如層、區(qū)域或襯底的元件被稱為在另一元件“上”或者延伸到另一元件“上”時，其可以直接位于該另一元件上或者直接延伸到該另一元件上，或者也可以存在中間的元件。相反地，當(dāng)元件被稱為“直接”位于另一元件“上”或者“直接”延伸到另一元件“上”時，不存在中間的元件。還將理解，當(dāng)元件被稱為“連接”或“耦合”到另一元件時，其可以直接連接或耦合到另一元件或者可以存在中間的元件。相反地，當(dāng)元件被稱為“直接連接”或“直接耦合”到另一元件時，不存在中間的元件。
[0049]諸如“下方”或“上方”或者“上面”或“下面”或者“水平”或“橫向”或“垂直”的關(guān)系性術(shù)語在此處可用于描述如圖中所示的一個元件、層或區(qū)域與另一元件、層或區(qū)域的關(guān)系。將理解，這些術(shù)語意在涵蓋除了圖中示出的取向之外的設(shè)備的不同取向。
[0050]這里，參考橫截面圖描述本發(fā)明的實施例，所述橫截面圖是本發(fā)明的理想化實施例(以及中間結(jié)構(gòu))的示意圖。為了清晰，在所述圖中的層和區(qū)域的厚度可能被放大了。此夕卜，作為例如制造技術(shù)和/或容許誤差的結(jié)果的與附圖形狀的偏差是可以預(yù)見的。由此，本發(fā)明的實施例不應(yīng)該被理解為局限于此處所示的區(qū)域的特定形狀，而是包括例如由于制造而導(dǎo)致的形狀上的差異。例如，被示出為矩形的注入?yún)^(qū)域通常在其邊緣處將具有圓形或者彎曲的特征和/或具有注入濃度的梯度，而不是從注入?yún)^(qū)域到非注入?yún)^(qū)域的離散變化。同樣地，通過注入形成的埋置區(qū)域可能導(dǎo)致埋置區(qū)域和注入發(fā)生的表面之間的區(qū)域中的一些注入。由此，圖中所示的區(qū)域本質(zhì)上是示意性的，其形狀不意圖表示器件區(qū)域的實際形狀，也并非意圖限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0051]參考半導(dǎo)體層和/或區(qū)域描述了本發(fā)明的一些實施例，這些半導(dǎo)體層和/或區(qū)域的特征在于具有例如N型或者P型的導(dǎo)電類型，其是指所述層和/或區(qū)域中的多數(shù)載流子濃度。由此，N型材料具有負(fù)充電電子的多數(shù)平衡濃度，而P型材料具有正充電空穴的多數(shù)平衡濃度。一些材料可能被標(biāo)明具有"+"或者"(如η+, η-, ρ+, ρ-, η++, η—, ρ++,P-等等)，用于表明與另一層或者區(qū)域相比的多數(shù)載流子的相對較大("+")或者較小(")的濃度。然而，上述符號并不暗示在層或者區(qū)域中存在特定濃度的多數(shù)載流子或者少數(shù)載流子。
[0052]圖2示出了肖特基二極管結(jié)構(gòu)100的頂視圖，其中通過調(diào)整ρ+區(qū)域的大小以及摻雜所述P+區(qū)域，由此使得P+區(qū)域?qū)⒃诖箅娏髅芏认聦?dǎo)通并且將少數(shù)載流子注入到漂移層14中，由此來處理電流浪涌。在題為“Semiconductor Devices Including SchottkyDiodes With Controlled Breakdown And Methods Of Fabricating Same” 的美國公開N0.2008/0029838中公開了類似的二極管，其被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，該公開的內(nèi)容通過引用并入本文。
[0053]參考圖2，二極管100包括漂移層114，其具有上表面，在所述上表面中，導(dǎo)電類型與漂移層114相反的多個JBS區(qū)域130被形成為漂移層114中的條形區(qū)域。例如，可以通過以約IxIO17至約lX1018cm_3的濃度離子注入P型摻雜劑(例如硼和/或鋁)到漂移層114中，由此來形成JBS區(qū)域130，以及JBS區(qū)域130可以延伸到漂移層114表面之下約0.3至約0.5μπι的深度。
[0054]還在漂移層114中配置一個或更多個浪涌保護(hù)區(qū)域116。例如，可以通過以約IxlO18至約lX1019cm_3的濃度離子注入P型摻雜劑(例如硼和/或鋁)到漂移層114中，由此來形成浪涌保護(hù)區(qū)域116，以及浪涌保護(hù)區(qū)域116可以延伸到漂移層114表面之下約0.3至約0.5μπι的深度。
[0055]JBS區(qū)域130暴露了漂移層114表面的部分114Α，并且延伸橫穿漂移層114的有源區(qū)110 (除漂移層的暴露部分114Α和重?fù)诫s區(qū)域116之外)。金屬肖特基接觸118 (圖3)覆蓋漂移層114，并且與漂移層114的暴露部分114Α以及JBS區(qū)域130和浪涌保護(hù)區(qū)域116接觸。如此處使用的，術(shù)語"有源區(qū)"是指器件中的肖特基金屬接觸漂移層并且包括漂移層114的暴露部分114A、JBS區(qū)域130和浪涌保護(hù)區(qū)域116的二維區(qū)域。因此，有源區(qū)包括肖特基結(jié)區(qū)域但是不包括例如邊緣終止區(qū)域。
[0056]圖3示出了大體上沿著圖2的線A-A'得到的二極管100的截面圖。如圖3所示，二極管100包括襯底112，在襯底112上形成了漂移層114。浪涌保護(hù)區(qū)域116可以被形成為漂移層114內(nèi)的注入?yún)^(qū)域。類似地，JBS區(qū)域130可以被形成為漂移層114中的注入?yún)^(qū)域。由于浪涌保護(hù)區(qū)域116和JBS區(qū)域130具有與漂移層114相反的導(dǎo)電類型，因此JBS區(qū)域130與漂移層114形成p-n結(jié)J3，而重?fù)诫s區(qū)域116與漂移層114形成p-η結(jié)J5。
[0057]漂移層114表面上的陽極接觸118與相鄰的輕摻雜區(qū)域130之間的漂移層114的暴露部分114A形成肖特基結(jié)J4，和/或與JBS區(qū)域130和浪涌保護(hù)區(qū)域116之間的漂移層114的暴露部分114A形成肖特基結(jié)J4。陽極接觸118可以包括例如鋁、鈦和/或鎳的金屬，其可以與浪涌保護(hù)區(qū)域116形成歐姆接觸，同時與漂移層114形成肖特基接觸。如圖3所示的，陽極接觸118可以包括形成浪涌保護(hù)區(qū)域116上的歐姆接觸的第一部分118A和形成與漂移層114的肖特基接觸的第二部分118B。具體來說，第二部分118B可以被形成為覆蓋陽極接觸118的第一部分118A。第一部分118A可以包括例如鋁、鈦和/或鎳，而第二部分118B可以包括例如招、鈦和/或鎳。
[0058]在襯底112與漂移層114相反的一側(cè)上形成陰極接觸120。陰極接觸120可以包括例如鎳的金屬，其能夠形成至N型碳化硅的歐姆接觸。
[0059]在正向操作時，陽極接觸118和漂移層114的暴露部分114A之間的結(jié)J4在浪涌保護(hù)區(qū)域116和漂移層114之間的結(jié)J5之前導(dǎo)通。由此，在低正向電壓時，所述器件表現(xiàn)出肖特基二極管特性。即，在低正向電壓時，二極管100的操作由跨過肖特基結(jié)J4的多數(shù)載流子的注入所支配。由于在正常工作狀態(tài)下缺少少數(shù)載流子注入，因此二極管100可以具有高速開關(guān)能力，這通常是肖特基二極管的特性。
[0060]浪涌保護(hù)區(qū)域116可以被設(shè)計為以高于肖特基結(jié)J4的導(dǎo)通電壓的正向電壓開始導(dǎo)電。由此，在電流浪涌使得二極管100的正向電壓增加的情況下，P-n結(jié)J5將開始導(dǎo)電。一旦p-n結(jié)J5開始導(dǎo)電，則二極管100的操作變?yōu)橛煽邕^p-n結(jié)J5的少數(shù)載流子的注入和復(fù)合支配。在該情況下，二極管的通態(tài)電阻可以減小，對于給定電流水平，其可以減小二極管100消耗的功率量。由此，二極管100的正向電壓增加時的p-n結(jié)J5的導(dǎo)通可以減小和/或防止二極管100中的正向電流失控(runaway)。
[0061]在正向操作時，在JBS區(qū)域130和浪涌保護(hù)區(qū)域116附近，正向電流If垂直向下流動。電流還水平地流動跨過浪涌保護(hù)區(qū)域116的表面。當(dāng)從漂移區(qū)的表面114A到浪涌保護(hù)區(qū)域116的中部的電壓降Λ V超過p-n結(jié)J5的固有電壓時，發(fā)生p_n結(jié)J5的導(dǎo)通。由此，對于漂移區(qū)114中的給定摻雜水平，浪涌保護(hù)區(qū)域116可以被設(shè)計為至少具有最小橫向?qū)挾?或者最小范圍)，以使得P-n結(jié)J5以期望的導(dǎo)通水平的正向電流If導(dǎo)通。
[0062]本發(fā)明的一些實施例是實現(xiàn)如下方案的結(jié)果，S卩，可以利用除了簡單地增加浪涌保護(hù)區(qū)域116的橫向?qū)挾戎獾姆椒ǐ@得期望的電壓降，其中簡單地增加浪涌保護(hù)區(qū)域116的橫向?qū)挾瓤赡軙黄谕卦黾悠骷?00的通態(tài)電阻。
[0063]例如，圖4示出了其中利用具有定義的深度、寬度、間隔和摻雜以提供反向偏壓保護(hù)以及浪涌電流保護(hù)兩者的多個子區(qū)域226，來形成浪涌保護(hù)區(qū)域216的實施例。
[0064]具體來說，圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的二極管200的剖視圖。二極管200包括具有上表面的漂移層214，在所述上表面中，形成了具有與漂移層214相反的導(dǎo)電類型的多個JBS區(qū)域230。
[0065]例如，取決于對于二極管200的電壓阻斷和導(dǎo)通電阻的設(shè)計要求，可以利用具有摻雜劑濃度為約5xl014到約IxlO16Cnr3的2H、4H、6H、3C和/或15R多型的N型碳化硅來形成漂移層214?？梢允褂闷渌愋偷陌雽?dǎo)體材料，例如GaN、GaAs、硅或者鍺。在具體實施例中，漂移層214包括利用N型摻雜劑以約5X1015cm_3的濃度摻雜的4H_SiC。例如，可以通過以約lX1018cm_3至約lX1019cm_3的濃度離子注入P型摻雜劑(例如硼和/或鋁)到漂移層214中，由此來形成JBS區(qū)域230，以及JBS區(qū)域230可以延伸到漂移層214表面之下約0.3至約0.5 μ m的深度。在具體實施例中，可以利用P型摻雜劑以約5X1018cnT3的濃度摻雜JBS區(qū)域230。
[0066]浪涌保護(hù)區(qū)域216包括漂移層214中的多個子區(qū)域226。例如，可以通過以約IxlO18至約lX1019cm_3的濃度離子注入P型摻雜劑(例如硼和/或鋁)到漂移層214中，由此來形成子區(qū)域226，以及子區(qū)域226可以延伸到漂移層114表面之下約0.3至約0.5 μ m的深度。在具體實施例中，可以以約5X1018cnT3的摻雜劑濃度摻雜子區(qū)域116，以及子區(qū)域116可以延伸到漂移層214表面之下約0.5 μ m的深度。各子區(qū)域226與漂移區(qū)214形成p-n結(jié)J6。在一些實施例中，子區(qū)域226可以與JBS區(qū)域230同時被注入。因此，子區(qū)域226可以具有與JBS區(qū)域230相同的深度和摻雜分布。然而，在其他實施例中，可以以與JBS區(qū)域230不同的方法形成子區(qū)域226，并且子區(qū)域226可以具有與JBS區(qū)域230不同的深度和/或摻雜分布。
[0067]可以通過以足夠的高溫對包括襯底212、漂移層214和注入?yún)^(qū)域的結(jié)構(gòu)進(jìn)行退火，來執(zhí)行JBS區(qū)域230和子區(qū)域226中的注入摻雜劑的激活。在一些實施例中，可以在注入激活之前在漂移區(qū)214的表面上形成石墨涂層?？梢栽谕嘶鹱⑷腚x子之后去除石墨涂層?？梢栽谕嘶鹱⑷腚x子之前使石墨涂層結(jié)晶。
[0068]可以以大于1700°C的溫度對注入離子進(jìn)行退火，在一些實施例中，該溫度可以大于 1800 0C ο
[0069]例如，參考圖6，在過壓和/或被例如石墨膜的封裝層覆蓋的硅的情況下，可以通過在約1600°C的溫度下退火該結(jié)構(gòu)來激活JBS區(qū)域230和子區(qū)域226中的注入摻雜劑。在一些實施例中，可以通過利用石墨涂層以大于約1700°C的溫度進(jìn)行退火來激活注入物。
[0070]高溫激活退火(例如1700°C或以上)可以改善閾值調(diào)整離子的激活以及改善溝道區(qū)40中對缺陷的退火。然而，上述高溫退火可能損傷碳化硅漂移層16的表面。
[0071]為了減小可能由高溫退火導(dǎo)致的損傷，可以在對其形成金屬接觸之前在結(jié)構(gòu)表面上形成石墨涂層250。即，在退火所述結(jié)構(gòu)以激活注入離子之前，可以將石墨涂層250施加到漂移層214的頂側(cè)/正面?zhèn)?，以便在退火期間保護(hù)所述結(jié)構(gòu)的表面?？梢酝ㄟ^現(xiàn)有的抗蝕劑涂覆方法來施加石墨涂層250，石墨涂層250可以具有足以在高溫退火期間保護(hù)下層SiC層的厚度。石墨涂層250可以具有約I μ m的厚度。在退火之如，石墨涂層250可以被加熱以在漂移層214上形成晶體覆層。例如，可以通過在約1700°C或更高的溫度下在惰性氣體中執(zhí)行熱退火來激活注入離子。具體來說，可以在氬氣中在約1850°C的溫度下執(zhí)行熱退火5分鐘。石墨涂層250可以有助于在高溫退火期間保護(hù)漂移層214的表面。
[0072]例如，可以隨后通過灰化和熱氧化來去除石墨涂層250。
[0073]除了激活注入離子之外，利用石墨涂層的高溫退火可以促進(jìn)形成對于子區(qū)域216的歐姆接觸。即，不希望被任何特定工作原理所束縛，當(dāng)前認(rèn)為，在浪涌保護(hù)子區(qū)域226中的例如Al離子的P型摻雜劑在高溫退火期間在子區(qū)域226的表面處累積。當(dāng)例如鈦的金屬沉積到漂移層214上作為陽極接觸218時，該金屬可以期望地形成與下層子區(qū)域226的歐姆接觸。通過使得對于P-n結(jié)J6更加容易以期望水平的正向電流導(dǎo)通，形成陽極金屬218和子區(qū)域226之間的歐姆接觸可以提高浪涌保護(hù)區(qū)域216提供的過電流保護(hù)。此外，在一些實施例中，可以僅僅使用一種金屬用于陽極接觸，該陽極接觸形成了對于漂移區(qū)214的肖特基接觸以及對于子區(qū)域226的歐姆接觸，其可以減小制造時間和/或費用。
[0074]圖4的實施例所示的JBS區(qū)域230可以被提供為間隔開的條形區(qū)域，其暴露漂移層214的部分表面214A并且延伸跨過漂移層214的有源區(qū)(除子區(qū)域226和漂移層的暴露部分214A之外)。金屬肖特基接觸218覆蓋漂移層214并且與漂移層214的暴露部分214A、JBS區(qū)域230和子區(qū)域226接觸。
[0075]二極管200可以包括包圍二極管100的有源區(qū)110的邊緣終止區(qū)域(未示出)。邊緣終止區(qū)域可以包括結(jié)終止延伸(JTE)區(qū)域、場環(huán)、場板、保護(hù)環(huán)和/或上述或者其他終止的組合。
[0076]在襯底212的與漂移層214相反的一側(cè)上形成陰極接觸220。陰極接觸220可以包括例如鎳的金屬，其能夠形成至N型碳化硅的歐姆接觸。
[0077]在正向操作時，在JBS區(qū)域230和子區(qū)域226附近，正向電流If垂直向下流動。電流還水平地流動跨過浪涌保護(hù)區(qū)域226的表面。當(dāng)從漂移區(qū)的表面214A到子區(qū)域226的中部的電壓降Λ V超過p-n結(jié)J6的固有電壓時，發(fā)生子區(qū)域226和漂移層214之間的p-n結(jié)J6的導(dǎo)通。然而，電壓降A(chǔ)V的一部分可能出現(xiàn)在相鄰子區(qū)域226之間的垂直電流路徑226A中。垂直電流路徑226A的電阻是垂直電流路徑226A的長度和寬度以及漂移區(qū)214的表面摻雜的函數(shù)。因此，一些實施例控制垂直電流路徑226A的長度和寬度以及控制漂移區(qū)214的表面摻雜，由此使得以期望水平的正向電流跨過結(jié)J6在子區(qū)域226和漂移區(qū)214之間雙極導(dǎo)通。
[0078]圖5示出了二極管200的一些其他方面，其示出了部分二極管200的截面詳圖。具體來說，如圖5所示，子區(qū)域226可以具有寬度W、間隔S和深度L。JBS區(qū)域230可以具有寬度Wjbs和間隔S.。JBS區(qū)域230可以與浪涌保護(hù)區(qū)域216分離JBS間隔Sjbsij相鄰的子區(qū)域226之間的垂直電流路徑226A的電阻可以表示為:
[0079]R=ρL/S(1)[0080]即，垂直電流路徑的電阻與子區(qū)域226的深度L成正比并且與相鄰的子區(qū)域226之間的間隔S成反比。因此，可以通過使得子區(qū)域226更深和/或間隔更小來獲得期望的電壓降A(chǔ)V。由于離子注入技術(shù)的限制，使得子區(qū)域226更深可能會面對挑戰(zhàn)。具體來說，單獨利用離子注入，可能難以形成具有超過0.5 μ m的深度L的子區(qū)域226。該限制在如下詳細(xì)描述的進(jìn)一步的實施例中得以解決。
[0081]然而，可以通過光刻法減小相鄰子區(qū)域226之間的間隔S，由此使得垂直電流路徑226A的電阻可以被增加到能夠以期望水平的正向電流If開始導(dǎo)通p-n結(jié)J6的值。
[0082]在一些實施例中，子區(qū)域226的深度L可以為0.3到0.5 μ m。子區(qū)域226的寬度W可以為從約1 μ m到約3 μ m。相鄰子區(qū)域226之間的間隔S可以為從約1 μ m到約3 μ m。JBS區(qū)域230的寬度Wjbs可以為從約1 μ m到約3 μ m。相鄰JBS區(qū)域230之間和/或JBS區(qū)域230和電流浪涌區(qū)域216之間的間隔Sjbs可以為從約4 μ m到約6 μ m,或者為相鄰子區(qū)域226之間的間隔S的約2到4倍。浪涌保護(hù)區(qū)域216的寬度可以為約10 μ m或更多。
[0083]圖7A和7B示出了根據(jù)進(jìn)一步實施例的結(jié)構(gòu)/方法。如其中所示，可以通過將溝槽320蝕刻到漂移層214中來形成浪涌保護(hù)區(qū)域316的子區(qū)域326。例如，利用使用基于氟的化學(xué)作用(例如sf6、CHF3等等)的干蝕刻技術(shù)(例如等離子刻蝕、感應(yīng)耦合等離子體(ICP)、電子回旋共振(ECR)等)來蝕刻子區(qū)域326。
[0084]溝槽320可以被蝕刻到從約0.3 μ m到約I μ m的深度d。在溝槽形成之后，例如P型離子(例如鋁和/或硼)的離子310可以通過注入掩模315被注入到溝槽320中，從而形成子區(qū)域326。例如，可以以lxl015cm_2的劑量和高達(dá)300keV的能量注入離子。可以以30度的傾斜角注入離子，由此使得對溝槽320的側(cè)壁進(jìn)行注入。此外，可以在25°C的溫度下執(zhí)行注入。將理解，相鄰子區(qū)域326之間的垂直溝道326A的深度L由此是溝槽320的深度d與注入結(jié)深度之和。由此可以獲得具有相應(yīng)的更高電阻的更長的垂直溝道326A。
[0085]此外，陽極接觸218可以刺入溝槽320，由此以更大的表面面積形成到子區(qū)域326的歐姆接觸，并因此得到更低的電阻。圖7B示出了得到的器件300，包括襯底212上的陽極接觸220。
[0086]圖8A和SB分別示出了對于類似于圖4和3所示的二極管的二極管的仿真結(jié)果。具體來說，圖8A和SB圖形地示出了在5.2V正向電壓降處在浪涌電流情況下的器件中的空穴濃度。例如，圖8A示出了包括漂移區(qū)214的結(jié)構(gòu)200A。JBS區(qū)域230和多個浪涌保護(hù)子區(qū)域226形成在漂移區(qū)214的表面。在相鄰的各浪涌保護(hù)子區(qū)域226之間定義了垂直電流路徑226A。此外，圖8A中繪制的線410表明了結(jié)構(gòu)200A內(nèi)的耗盡區(qū)邊界的位置。圖SB示出了包括漂移區(qū)114的結(jié)構(gòu)100A。JBS區(qū)域130和一個浪涌保護(hù)區(qū)域116形成在漂移區(qū)114的表面。圖8B中的線420表明結(jié)構(gòu)100A中的耗盡區(qū)邊界的位置。
[0087]如圖8A和8B所示，空穴可以從圖8A的器件200A中的子區(qū)域226被注入以及可以從圖8B的器件100A中的浪涌保護(hù)區(qū)域116被注入。然而，與圖SB中器件100A中的浪涌保護(hù)區(qū)域116相比，可以從圖8A中器件200A的中央子區(qū)域226'注入更高的空穴濃度。
[0088]圖9分別示出了圖8A和8B所示的結(jié)構(gòu)200A和100A的仿真的電流與電壓。具體來說，圖9表明在兩個器件中電流以大約4.8V的電壓開始。然而，如超過4.8V的電壓處的1-V曲線的更高的斜率所示的，與器件100A相比，器件200A在浪涌電流情況期間表現(xiàn)出具有更低的電阻。將理解，在仿真中，電壓是從陰極到陽極為參考方向的。由此，正向偏壓和正向電流將被分配有負(fù)極性。
[0089]圖10分別示出了圖8A和8B中所示的器件200A和100A中的仿真的空穴濃度與橫向位置的曲線圖。具體來說，曲線442示出了圖SB的器件結(jié)構(gòu)100A的仿真的空穴濃度與位置，而曲線444示出了圖8A的器件結(jié)構(gòu)200A的仿真的空穴濃度與位置。仿真對于圖8A的器件結(jié)構(gòu)200A預(yù)測了更高的空穴濃度。
[0090]圖11分別示出了圖8A和8B中所示的器件200A和IlOA中的仿真的電位與橫向位置的曲線圖。具體來說，曲線452示出了圖SB的器件結(jié)構(gòu)100A的仿真的電位與位置，而曲線454示出了圖8A的器件結(jié)構(gòu)200A的仿真的電位與位置。仿真預(yù)測了對于圖8A的器件結(jié)構(gòu)200A在相鄰子區(qū)域226之間的垂直電流路徑226A之上的電位的局部增加。此外，在器件結(jié)構(gòu)200A中，響應(yīng)于施加到肖特基接觸的正向電壓，位于浪涌保護(hù)子區(qū)域226之下的漂移區(qū)部分的電勢高于JBS區(qū)域230之下的漂移區(qū)部分的電勢。[0091]圖12示出了用于P型注入的示例性掩模布局，其定義了用于圖4所示的器件200的JBS區(qū)域230和子區(qū)域226。
[0092]盡管已經(jīng)參考特定的操作順序描述了本發(fā)明的實施例，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在仍然受益于本發(fā)明的教導(dǎo)的同時，順序中的某些操作可以重新排序。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被理解為局限于此處描述的操作的確切的操作順序。
[0093]在說明書和附圖中，已經(jīng)公開了本發(fā)明的典型的實施例，以及盡管使用特定的術(shù)語，但是其目的僅僅在于通常和描述性的含義而并非用于限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍由在下文中的權(quán)利要求書所闡述。
【權(quán)利要求】
1.一種肖特基二極管，包括: 具有第一表面的漂移層，所述第一表面與有源區(qū)和基本橫向相鄰于所述有源區(qū)的邊緣終止區(qū)域相關(guān)聯(lián)，其中所述漂移層主要以第一導(dǎo)電類型的摻雜材料摻雜并且所述邊緣終止區(qū)域具有從所述第一表面延伸到所述漂移層中的邊緣終止凹陷； 在所述第一表面的所述有源區(qū)上方的肖特基層，用于形成肖特基結(jié)，所述肖特基層由能實現(xiàn)低勢魚高度的金屬形成； 形成在所述邊緣終止凹陷的底部表面中的邊緣終止結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中所述肖特基結(jié)具有小于0.9電子伏特的勢壘高度。
3.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中: 所述肖特基層的所述能實現(xiàn)低勢壘高度的金屬包括鉭；并且 所述邊緣終止凹陷基本圍繞所述有源區(qū)延伸；并且 所述邊緣終止結(jié)構(gòu)包括基本圍繞所述有源區(qū)延伸的多個保護(hù)環(huán)。
4.如權(quán)利要求3所述的肖特基二極管，其中所述有源區(qū)設(shè)置在所述漂移層中的臺面上，并且所述肖特基二極管還包括臺面保護(hù)環(huán)，所述臺面保護(hù)環(huán)基本圍繞所述肖特基層延伸，使得所述臺面保護(hù)環(huán)存在于所述肖特基層與所述多個保護(hù)環(huán)之間。
5.如權(quán)利要求4所述的肖特基二極管，其中凹陷阱在所述邊緣終止凹陷的所述底部表面下方形成在所述漂移層中，并且所述凹陷阱以第二導(dǎo)電類型的摻雜材料摻雜，所述第二導(dǎo)電類型與所述第一導(dǎo)電類型相反。`
6.如權(quán)利要求3所述的肖特基二極管，其中所述漂移層形成在減薄襯底上方，所述減薄襯底在形成所述漂移層之后被減薄。
7.如權(quán)利要求6所述的肖特基二極管，其中所述肖特基層的所述能實現(xiàn)低勢壘高度的金屬基本由鉭構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求3所述的肖特基二極管，其中: 所述肖特基層的所述能實現(xiàn)低勢壘高度的金屬包括鉭；并且 所述漂移層包括碳化硅。
9.如權(quán)利要求8所述的肖特基二極管，其中所述肖特基層的所述能實現(xiàn)低勢壘高度的金屬基本由鉭構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中所述肖特基層的所述能實現(xiàn)低勢壘高度的金屬包括鉭。
11.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中所述肖特基層的所述能實現(xiàn)低勢壘高度的金屬包括由鈦、鉻和鋁構(gòu)成的組中的至少一個。
12.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中所述肖特基層的所述能實現(xiàn)低勢壘高度的金屬基本由鉭構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中所述邊緣終止結(jié)構(gòu)包括至少一個保護(hù)環(huán)。
14.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中所述邊緣終止凹陷基本圍繞所述有源區(qū)延伸，并且所述邊緣終止結(jié)構(gòu)包括基本圍繞所述有源區(qū)延伸的多個保護(hù)環(huán)。
15.如權(quán)利要求14所述的肖特基二極管，其中所述有源區(qū)設(shè)置在所述漂移層中的臺面上，并且所述肖特基二極管還包括臺面保護(hù)環(huán)，所述臺面保護(hù)環(huán)基本圍繞所述肖特基層延伸，使得所述臺面保護(hù)環(huán)存在于所述肖特基層與所述多個保護(hù)環(huán)之間。
16.如權(quán)利要求15所述的肖特基二極管，其中圍繞所述有源區(qū)的所述漂移層的所述第一表面包括臺面保護(hù)環(huán)凹陷，使得所述臺面保護(hù)環(huán)是圍繞所述臺面保護(hù)環(huán)凹陷延伸到所述漂移層中的摻雜區(qū)域，并且所述摻雜區(qū)域以第二導(dǎo)電類型的摻雜材料摻雜，所述第二導(dǎo)電類型與所述第一導(dǎo)電類型相反。
17.如權(quán)利要求14所述的肖特基二極管，其中凹陷阱在所述邊緣終止凹陷的所述底部表面下方形成在所述漂移層中，并且所述凹陷阱以第二導(dǎo)電類型的摻雜材料摻雜，所述第二導(dǎo)電類型與所述第一導(dǎo)電類型相反。
18.如權(quán)利要求14所述的肖特基二極管，其中所述邊緣終止凹陷的所述底部表面包括多個保護(hù)環(huán)凹陷，使得所述多個保護(hù)環(huán)中的至少一些保護(hù)環(huán)是圍繞所述多個保護(hù)環(huán)凹陷中對應(yīng)的保護(hù)環(huán)凹陷延伸到所述漂移層中的摻雜區(qū)域，并且所述摻雜區(qū)域以第二導(dǎo)電類型的摻雜材料摻雜，所述第二導(dǎo)電類型與所述第一導(dǎo)電類型相反。
19.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中所述漂移層形成在減薄襯底上方，所述減薄襯底在形成所述漂移層之后被減薄，并且陰極接觸形成在所述減薄襯底的底部表面上方。
20.如權(quán)利要求19所述的肖特基二極管，其中所述減薄襯底的厚度介于大約50與200微米之間。
21.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中所述邊緣終止凹陷的深度大于0.2微米。
22.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中所述邊緣終止凹陷的深度介于大約0.2與0.5微米之間。
23.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，還包括在所述肖特基結(jié)下方形成在所述漂移層中的結(jié)勢壘元件的陣列。
24.如權(quán)利要求23所述的肖特基二極管，其中所述結(jié)勢壘元件的陣列的每個結(jié)勢壘元件與所述結(jié)勢壘元件的陣列的其他結(jié)勢壘元件基本相同。
25.如權(quán)利要求23所述的肖特基二極管，其中所述結(jié)勢壘元件的陣列的至少第一結(jié)勢壘元件在尺寸或形狀上與所述結(jié)勢壘元件的陣列的至少第二結(jié)勢壘元件基本不同。
26.如權(quán)利要求23所述的肖特基二極管，其中所述結(jié)勢壘元件的陣列中的至少特定結(jié)勢魚元件是細(xì)長條。
27.如權(quán)利要求23所述的肖特基二極管，其中所述結(jié)勢壘元件的陣列中的至少特定結(jié)勢壘元件基本環(huán)繞所述第一表面。
28.如權(quán)利要求23所述的肖特基二極管，其中所述漂移層的所述第一表面包括所述有源區(qū)中的多個結(jié)勢壘元件凹陷，使得所述結(jié)勢壘元件的陣列的至少特定結(jié)勢壘元件是圍繞所述多個結(jié)勢壘元件凹陷中對應(yīng)的結(jié)勢壘元件凹陷延伸到所述漂移層中的摻雜區(qū)域，并且所述摻雜區(qū)域以第二導(dǎo)電類型的摻雜材料摻雜，所述第二導(dǎo)電類型與所述第一導(dǎo)電類型相反。
29.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中所述漂移層主要以所述第一導(dǎo)電類型的所述摻雜材料以漸變的方式摻雜，其中所述漂移層在所述第一表面附近具有較低的摻雜濃度并且在所述漂移層的第二表面附近具有有意較高的摻雜濃度，所述第二表面與所述第一表面基本相對。
30.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中所述漂移層包括碳化硅。
31.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中在正向偏置時，支持至少440安培/厘米的DC電流密度。
32.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中在正向偏置時，支持至少500安培/厘米的DC電流密度。
33.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中DC正向偏置電流密度與反向偏置陽極-陰極電容的比率是至少0.275安培/皮法(A/pF)，其中當(dāng)所述肖特基二極管反向偏置到所述有源區(qū)基本完全耗盡的點時確定反向偏置陽極-陰極電壓。
34.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中DC正向偏置電流密度與反向偏置陽極-陰極電容的比率是至少0.3安培/皮法(A/pF)，其中當(dāng)所述肖特基二極管反向偏置到所述有源區(qū)基本完全耗盡的點時確定反向偏置陽極-陰極電壓。
35.如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其中DC正向偏置電流密度與反向偏置陽極-陰極電容的比率是至少0.35安培/皮法(A/pF)，其中當(dāng)所述肖特基二極管反向偏置到所述有源區(qū)基本完全耗盡的點時確定反向偏置陽極-陰極電壓。
36.一種肖特基二極管，包括: 具有第一表面的漂移層，所述第一表面與有源區(qū)和基本橫向相鄰于所述有源區(qū)的邊緣終止區(qū)域相關(guān)聯(lián)，其中所述漂移層包括碳化硅并且以第一導(dǎo)電類型的摻雜材料摻雜，并且所述邊緣終止區(qū)域具有從所述第一表面延伸到所述漂移層中的邊緣終止凹陷； 在所述第一表面的所述有源區(qū)上方的肖特基層，用于形成肖特基結(jié)，形成的所述肖特基層包括鉭； 形成在所述邊緣終止凹陷的底部表面`中的邊緣終止結(jié)構(gòu)；以及 在所述肖特基結(jié)下方并且在所述漂移層中形成的結(jié)勢壘元件的陣列。
37.如權(quán)利要求36所述的肖特基二極管，其中所述漂移層形成在減薄的碳化硅襯底上方，所述減薄的碳化硅襯底在形成所述漂移層之后被減薄，并且陰極接觸形成在所述減薄的碳化硅襯底的底部表面上方。
38.如權(quán)利要求37所述的肖特基二極管，其中所述漂移層的所述第一表面包括所述有源區(qū)中的多個結(jié)勢壘元件凹陷，使得所述結(jié)勢壘元件的陣列的至少特定結(jié)勢壘元件是圍繞所述多個結(jié)勢壘元件凹陷中對應(yīng)的結(jié)勢壘元件凹陷延伸到所述漂移層中的摻雜區(qū)域，并且所述摻雜區(qū)域以第二導(dǎo)電類型的摻雜材料摻雜，所述第二導(dǎo)電類型與所述第一導(dǎo)電類型相反。
39.一種肖特基二極管，包括: 襯底； 形成在所述襯底上方并且具有第一表面的漂移層，所述第一表面與有源區(qū)和基本橫向相鄰于所述有源區(qū)的邊緣終止區(qū)域相關(guān)聯(lián)，其中所述漂移層主要以第一導(dǎo)電類型的摻雜材料摻雜；以及 在所述第一表面的所述有源區(qū)上方的肖特基層，用于形成肖特基結(jié)， 其中所述肖特基層由能實現(xiàn)低勢壘高度的金屬形成，所述漂移層具有基本圍繞所述肖特基層延伸的臺面保護(hù)環(huán)，并且所述襯底在形成所述漂移層之后被減薄。
【文檔編號】H01L29/872GK103633150SQ201310409182
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2008年5月21日
【發(fā)明者】張清純, 柳盛衡 申請人:克里公司